# Capitolo 9: Uguaglianza e copia degli oggetti

Appunti di lezione di Tommaso C. per BIAR (Ingegneria Informatica e Automatica, Sapienza). Progetto indipendente, non ufficiale Sapienza.

- Materia: Progettazione del Software
- Documento: C2
- Pagine: 16
- Aggiornato il: 2026-10-16
- Argomenti: Ridefinire equals, Il metodo hashCode, Copia superficiale e profonda, Ridefinire clone, Oggetti mutabili e immutabili, Quando ridefinirli
- Lettore: /progettazione-del-software-c2/9
- PDF: /notes/progettazione-del-software-c2/9.pdf?v=c54b28ab13

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## Indice

- Ridefinire equals (pagina 1)
- Il metodo hashCode (pagina 3)
- equals e hashCode nelle derivate (pagina 4)
- Copia superficiale e profonda (pagina 5)
- Ridefinire clone (pagina 6)
- clone nelle derivate (pagina 7)
- Oggetti mutabili e immutabili (pagina 8)
- Quando ridefinire equals, hashCode e clone (pagina 8)
- Esercizi (pagina 10)
- Soluzioni (pagina 13)

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1 Ridefinire equals Per l’uguaglianza fra oggetti si sceglie il significato (Capitolo 4, Sezione 7): • superficiale: due riferimenti denotano lo stesso oggetto; • profonda: le informazioni rilevanti dei due oggetti sono uguali. Due banconote da 10 euro sono uguali profondamente, perché hanno lo stesso valore, ma non superficialmente, perché sono due pezzi di carta distinti. public class C { private int x, y; public C(int m, int n) { x = m; y = n; } } ... C c1 = new C(4, 5); C c2 = new C(4, 5); System.out.println(c1.equals(c2)); // false c1 e c2 sono uguali profondamente ma non superficialmente. C non ridefinisce equals, e quello ereditato da Object si comporta come ==: verifica l’uguaglianza superficiale. Proposizione – Ridefinire equals Per l’uguaglianza profonda si ridefinisce equals sempre con lo stesso schema: 1. la segnatura è public boolean equals(Object o), con @Override; 2. se o è null, gli oggetti sono diversi; 3. se o non è della stessa classe, gli oggetti sono diversi; 4. il cast di o alla classe; 5. il confronto dei campi rilevanti. Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 1

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public class B { private int x, y; public B(int a, int b) { x = a; y = b; } @Override public boolean equals(Object o) { if (o != null && getClass().equals(o.getClass())) { B b = (B) o; return (x == b.x) && (y == b.y); // uguaglianza profonda } else return false; } } Il parametro è di tipo Object: solo così è un overriding di equals di Object. Dopo il controllo con getClass (Capitolo 8, Sezione 5) il cast è sicuro, e b dà accesso ai campi dell’altro oggetto. Nel confronto: • i campi di tipo primitivo si confrontano con ==; • i campi che sono oggetti si confrontano a loro volta con equals. Osservazione – getClass e non instanceof equals deve essere simmetrico: se a.equals(b) è vero, lo è anche b.equals(a). Con instanceof un oggetto della base può risultare uguale a uno della derivata ma non viceversa, mentre con getClass oggetti di classi diverse non sono mai uguali (Esercizio 1). Nota – Overloading invece di overriding Un equals(B b) con il parametro di tipo B non ridefinisce equals(Object) ma lo sovraccarica, e la classe ha due metodi equals. Con @Override il compilatore segnala l’errore: method does not override or implement a method from a supertype. Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 2

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public class B { private int x, y; public B(int a, int b) { x = a; y = b; } public boolean equals(B b) { // overloading, non overriding if (b != null) return (b.x == x) && (b.y == y); else return false; } } public class EqualsOverloaded { static void stampaUguali(Object o1, Object o2) { if (o1.equals(o2)) System.out.println("uguali"); else System.out.println("diversi"); } public static void main(String[] args) { B b1 = new B(10, 20); B b2 = new B(10, 20); if (b1.equals(b2)) System.out.println("uguali"); // uguali else System.out.println("diversi"); stampaUguali(b1, b2); // diversi } } Stessi oggetti e stesso confronto danno due risposte, perché il metodo si sceglie in due tempi (Capitolo 7, Sezione 6): 1. durante la compilazione si sceglie la segnatura dai tipi statici degli argomenti. In b1.equals(b2) l’argomento è di tipo B, e si sceglie equals(B). In o1.equals(o2) è di tipo Object, e si sceglie equals(Object). 2. durante l’esecuzione il late binding cerca la versione di quella segnatura nella classe dell’oggetto. B non ridefinisce equals(Object), quindi si esegue quella di Object, che confronta i riferimenti. 2 Il metodo hashCode Proposizione – Vincolo fra equals e hashCode Chi ridefinisce equals deve ridefinire anche public int hashCode(), in modo che oggetti uguali abbiano lo stesso codice: o1.equals(o2) ⇒ o1.hashCode() == o2.hashCode() Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 3

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Il codice serve a cercare in fretta. È come lo scaffale di una biblioteca: per un autore che comincia per R si va allo scaffale R, e lì si cerca il libro con equals. Se due oggetti uguali avessero codici diversi, si cercherebbe sullo scaffale sbagliato. Il codice si calcola dai campi che equals confronta, così oggetti uguali danno lo stesso intero. Per B si aggiunge: @Override public int hashCode() { return x + 37 * y; // dai campi x e y, quelli di equals } Il punto (1, 2) ha codice 1+37·2 = 75, il punto (2, 1) ha 2+37 = 39. Con x + y avrebbero lo stesso codice 3, come tutti i punti con la stessa somma. Il vincolo resta rispettato, ma molti oggetti finiscono sullo stesso scaffale, e la ricerca rallenta. Moltiplicare per un numero primo come 37 distribuisce meglio i codici. Nota – Objects.hash Objects.hash(x, y), del pacchetto java.util, combina i campi in un codice senza doverci pensare: return Objects.hash(x, y);. 3 equals e hashCode nelle derivate Una derivata di una classe che ridefinisce equals confronta prima i campi della base, con super.equals(o), e poi i propri. È lo stesso riuso di super.toString() (Capitolo 8, Sezione 4), e qui è anche obbligato: i campi della base sono spesso private, e la derivata non li può leggere. Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 4

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public class D extends B { private int z; public D(int a, int b, int c) { super(a, b); z = c; } @Override public boolean equals(Object o) { if (super.equals(o)) { // o non è null, è un D, ha gli stessi x e y D d = (D) o; return z == d.z; // i campi propri } else return false; } @Override public int hashCode() { return super.hashCode() + 53 * z; } } Se super.equals(o) è vero, o non è null, ha la stessa classe dell’oggetto, cioè D, e ha gli stessi x e y: il cast a D è sicuro. equals di D usa x, y e z, e così anche il suo hashCode, che riusa quello di B. 4 Copia superficiale e profonda Definizione – Copia superficiale e copia profonda • La copia superficiale copia il riferimento: dopo c2 = c1 ci sono due variabili e un solo oggetto. • La copia profonda crea un oggetto nuovo, un clone, con le stesse informazioni dell’originale ma un riferimento diverso. Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 5

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Con la copia superficiale una modifica fatta attraverso una variabile si vede dall’altra: è il side effect del Capitolo 4, Sezione 8. Qui C ha un campo x, con getX e setX: C c1 = new C(10); C c2 = c1; // copia superficiale c2.setX(100); System.out.println(c1.getX()); // 100 Il clone invece è indipendente: le modifiche alla copia non toccano l’originale, e viceversa. 5 Ridefinire clone Per la copia profonda Object ha il metodo clone(), che è protected: è ereditato da tutti gli oggetti, ma non è accessibile ai clienti, e il compilatore segnala clone() has protected access in Object. Una classe che vuole offrire la copia lo ridefinisce public. Non sempre una copia ha senso: in un sistema con persone e codici fiscali, il clone di una persona sarebbe un duplicato della stessa persona (Sezione 8). Serve invece per provare una modifica senza toccare l’originale, come vedere come cambia la media dei voti aggiungendone uno (Esercizio 2). Proposizione – Ridefinire clone 1. La classe dichiara implements Cloneable, un’interfaccia senza metodi che marca gli oggetti della classe come clonabili. 2. clone si ridefinisce public: l’overriding può allargare l’accesso (Capitolo 7, Sezione 5). 3. super.clone(), cioè il clone di Object, crea un oggetto nuovo della stessa classe dell’oggetto di invocazione e ne copia i campi uno per uno, in modo superficiale. 4. Il cast porta il risultato, di tipo Object, al tipo della classe. 5. I campi che sono array o altri oggetti modificabili si copiano in profondità. Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 6

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public class B implements Cloneable { private int x, y; ... @Override public Object clone() { try { B b = (B) super.clone(); // copia profonda dei campi che la richiedono: array, liste, ... return b; } catch (CloneNotSupportedException e) { throw new InternalError(e); } } } La copia di Object è la copia esatta della memoria occupata dall’oggetto, e non si ottiene in nessun altro modo: per questo ogni clone deve arrivare, attraverso super.clone(), a quello di Object. Ma un campo che è un riferimento viene copiato come riferimento, e così originale e clone condividerebbero lo stesso array. Il passo 5 rimedia. L’eccezione. Se la classe non implementa Cloneable, super.clone() lancia l’eccezione CloneNotSupportedException, cioè segnala l’errore invece di restituire un risultato. Java obbliga a gestirla con try e catch, e senza il compilatore segnala unreported exception. Qui la classe implementa Cloneable, quindi l’eccezione non può accadere, e il catch la trasforma in un InternalError. Il cliente chiede la copia esplicitamente, con il cast: B b2 = (B) b1.clone();. 6 clone nelle derivate La derivata chiama il clone della base, che sa quali dei suoi campi, spesso private, vanno copiati in profondità, e poi copia i propri. public class D extends B { private int z; ... @Override public Object clone() { D d = (D) super.clone(); // il clone di B // copia profonda dei campi propri che la richiedono return d; } } Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 7

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Osservazione – Perché la derivata è più semplice • D non scrive implements Cloneable, ma è clonabile: una derivata eredita anche le interfacce implementate dalla base. • Il cast a D è sicuro: clone di B arriva a quello di Object, che crea un oggetto della classe dell’oggetto di invocazione, un D. • Non serve try: clone di B non lancia l’eccezione, perché la gestisce già. 7 Oggetti mutabili e immutabili Definizione – Oggetti mutabili e immutabili Lo stato di un oggetto sono i valori dei suoi campi in un dato momento. • Un oggetto è mutabile se il suo stato può cambiare durante l’esecuzione, cioè se la classe ha metodi che fanno side effect, modificandone i campi. • Un oggetto è immutabile se il suo stato non può cambiare, cioè nessun metodo fa side effect. Immutabili. I metodi leggono i campi, calcolano e restituiscono risultati, ma non toccano lo stato. Se serve un oggetto modificato, come un punto spostato, se ne crea uno nuovo, e l’originale resta com’è. Così s.toUpperCase(), da solo, lascia s uguale, e per avere la stringa in maiuscolo si scrive s = s.toUpperCase();. Gli oggetti immutabili rappresentano valori, come una data, un importo o un numero complesso. Mutabili. I clienti possono cambiarne lo stato con i metodi, per esempio con un set: è il caso più comune. Rappresentano entità, come una persona, uno studente, un conto corrente, che cambiano nel tempo restando se stesse: chi cambia residenza è sempre la stessa persona. Per efficienza si usano mutabili anche valori complessi, come le collezioni. Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 8

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8 Quando ridefinire equals, hashCode e clone Proposizione – Che cosa ridefinire La scelta dipende da due domande: conta l’identità dell’oggetto o il suo contenuto? Può cambiare nel tempo? Oggetti Conta equals, hashCode clone entità mutabili l’identità di Object di Object, inaccessibile valori mutabili, come le collezioni il contenuto ridefiniti ridefinito, con copia profonda, se si vuole permettere la copia valori immutabili il contenuto ridefiniti di Object: basta condividere il riferimento Entità. Il riferimento è l’identità, ed è ciò che conta: due persone di nome Mario Rossi, nate lo stesso giorno nella stessa città, sono due persone. equals di Object è già giusto. Ridefinirlo sui dati sarebbe un errore: due studenti omonimi nati lo stesso giorno risulterebbero uguali, e un insieme di iscritti a un esame, che non ha duplicati, scarterebbe il secondo. Anche la copia di un’entità non ha senso, perché un conto corrente copiato sarebbe un secondo conto con lo stesso numero e lo stesso saldo. Valori. Due insiemi con gli stessi numeri sono lo stesso insieme, chiunque li abbia creati e in qualunque ordine siano stati inseriti gli elementi: si ridefinisce equals, e con esso hashCode. Se un valore mutabile si può copiare, la copia deve essere profonda, altrimenti originale e copia condividerebbero la struttura interna. Un valore immutabile non si copia mai: tanti riferimenti possono denotare lo stesso oggetto, perché nessuno lo può modificare. Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 9

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Riepilogo • equals: public boolean equals(Object o) con @Override: null, getClass, cast, campi. • Overloading di equals: con il parametro di un’altra classe non ridefinisce equals(Object), e il risultato dipende dal tipo statico. • hashCode: oggetti uguali hanno lo stesso codice, calcolato dai campi di equals. • Derivate: super.equals(o), super.hashCode(), super.clone(), poi i campi propri. • Copia: superficiale copia il riferimento, profonda crea un clone indipendente. • clone: implements Cloneable, public, super.clone(), cast, copia profonda dei campi modificabili. • Mutabili e immutabili: i metodi cambiano lo stato, oppure creano oggetti nuovi. • Quando ridefinire: per le entità niente, per i valori equals e hashCode, clone solo per i valori mutabili. 9 Esercizi Esercizio 1 – La simmetria di equals Queste classi controllano la classe con instanceof invece che con getClass. Che cosa stampano b.equals(d) e d.equals(b), con B b = new B(1); e D d = new D(1, 2);? Quale regola di equals non è rispettata? public class B { private int x; public B(int a) { x = a; } @Override public boolean equals(Object o) { if (o instanceof B) return x == ((B) o).x; else return false; } } public class D extends B { private int z; public D(int a, int c) { super(a); z = c; } @Override public boolean equals(Object o) { if (o instanceof D) return super.equals(o) && z == ((D) o).z; else return false; Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 10

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} } Soluzione a pagina 13 → Esercizio 2 – La copia dei voti La classe Voti ridefinisce clone senza copiare l’array. public class Voti implements Cloneable { private int[] voti; private int n; // quanti voti sono stati inseriti public Voti(int max) { voti = new int[max]; } public void aggiungi(int v) { voti[n] = v; n++; } public void correggi(int i, int v) { voti[i] = v; } public double media() { int somma = 0; for (int i = 0; i < n; i++) somma = somma + voti[i]; return (double) somma / n; } @Override public Object clone() { try { return super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { throw new InternalError(e); } } } Che cosa stampa il codice seguente? Correggi clone perché stampi 26,0. Voti v = new Voti(10); v.aggiungi(24); v.aggiungi(28); Voti w = (Voti) v.clone(); w.correggi(0, 18); System.out.println(v.media()); Soluzione a pagina 13 → Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 11

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Esercizio 3 – Entità e valori Per ciascuna classe, quali fra equals, hashCode e clone vanno ridefiniti, e perché? 1. ContoCorrente, con numero e saldo, e i metodi deposita e preleva. 2. Data, con giorno, mese e anno fissati dal costruttore e i soli getter. 3. InsiemeDiInteri, con i metodi aggiungi e togli. Soluzione a pagina 13 → Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 12

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10 Soluzioni Soluzione dell’Esercizio 1 – La simmetria di equals b.equals(d) stampa true, d.equals(b) stampa false: 1. in b.equals(d) si esegue equals di B. Un D è un B, quindi d instanceof B è vero, e le due x valgono 1. 2. in d.equals(b) si esegue equals di D, e b instanceof D è falso, perché un B non è un D. Non è rispettata la simmetria. Con getClass().equals(o.getClass()) entrambe le chiamate danno false, perché le classi sono diverse. ← Torna all’Esercizio 1, pagina 10 Soluzione dell’Esercizio 2 – La copia dei voti Stampa 23.0. super.clone() copia i campi in modo superficiale, quindi w.voti è lo stesso array di v.voti. w.correggi(0, 18) cambia il primo voto anche per v, che ha media (18 + 28)/2 = 23 invece di (24 + 28)/2 = 26. L’array va copiato in profondità, con Arrays.copyOf (Capitolo 5, Sezione 6), che crea un array nuovo con gli stessi elementi: @Override public Object clone() { try { Voti c = (Voti) super.clone(); c.voti = Arrays.copyOf(voti, voti.length); // copia profonda return c; } catch (CloneNotSupportedException e) { throw new InternalError(e); } } Con import java.util.Arrays; il programma stampa 26.0, e w.media() vale 23. Il campo n è un int, e la copia superficiale basta. ← Torna all’Esercizio 2, pagina 11 Soluzione dell’Esercizio 3 – Entità e valori 1. Un conto corrente è un’entità mutabile, e conta l’identità: nessuno dei tre. Due conti con lo stesso saldo sono due conti, e equals di Object li distingue. Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 13

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Un clone sarebbe un secondo conto con lo stesso numero, quindi clone resta quello protetto di Object. 2. Una data è un valore immutabile, e conta il contenuto: equals e hashCode, dai tre campi. clone no, perché nessuno può modificare la data e basta condividere il riferimento. 3. Un insieme è un valore mutabile: equals e hashCode, perché due insiemi con gli stessi elementi sono uguali, e clone con la copia profonda della struttura che contiene gli elementi, se si vuole permettere la copia. ← Torna all’Esercizio 3, pagina 12 Canale 2 · Prof. Massimo Mecella 14